DE1923781A1 - Federanordnung fuer wenigstens zwei voneinander getrennt angeordnete Ventile von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Federanordnung ftir wenigstens zwei voneinander getrennt angeordnete Ventile von Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Federanordnung für wenigstens zwei voneinander getrennt angeordnete Ventile von Brennkraftmaschinen; diese beiden Ventile können ein Einlaß und ein Auslaßventil der Brennkraftmaschine sein. Die bei diesen Ventilen üblicherweise verwendeten Druckfedern benötigen einen beträchtlichen Raum. Da sie auf dem oberen Teil der Ventilßpindel angeordnet sind, muß diese Spindel in Anpassung an die Federn eine größere Länge haben, wodurch die Gesamthöhe des Motors vergrößert wird. Da durch die Motorhöhe auch andere Baumaße einer BrennkraStmaschinenanlage, beispielsweise eines Fahrzeuges, bestimmt werden, ist jeder Gewinn an eingesparter Bauhöhe von Vorteil.
• Beka;rt sind weiterhin Torsionsfedern, auch als "Haarnadelfedern bezeichnet, die beiderseits einer Ventilspindel angeordnet sind, wobei jede Feder' aus zwei in axialer Verlängerung liegender, in zueinander entgegengesetzter Steigung verlaufenden Federteilen besteht, deren Außenwindungen durch einen etwa U-förmig verlaufenden Bügel verbunden sind; diese Bügel sind auf der von den Windungen abgelegenen Seite mit einem auf der Ventilspindel angeordneten Teller verbunden. Die hierdurch erreichbare Bauhöhenminderung ist aber nur unbeträchtlichO Um unter Verwendung von Torsionsfedern zu einer noch weiteren Verkleinerung der Bauhöhe zu gelangen, macht die Erfindung von einer neuartigen Ausbildung und Anordnung solcher Torsionsfedern Gebrauch, die sich dadurch auszeichnet, daß eine Torsionsfeder mindestens zwei unter Kraftaufwand gegeneinander bewegbare Arme aufweist, die jeweils an ein anderes Ventil angreifen. Zweckmäßig bestehen hierbei die Arnie aus Querverbindungen zwischen im Abstand nebeneinander angeordneten Windungen der Torsionsfeder.
• Eine bevorzugte Ausführung einer solchen Federanordnung zeichnet sich dadurch aus, daß die Querverbindungen zwischen den in axialer Richtung auf Abstand voneinander angeordneten Windnen sich in einer ebene rechtwinklig zur Windungsachse erstrecken und die Feder derart angeordnet ist, daß, wenn bei Verlagerung eines der Ventile in die Offenstellung eine dieser Querverbilidungen einer Verwindung unterliegt, diese auf die andere Querverbindung übertragen und das mit ihr zusammenwirkende Ventil in die Schließstellung gedrückt wird, wobei die Querverbindungen ir) wesentlich ü-förmig gestaltet sein und sich etwa nach entgegengesetzten Ricntungen erstrecken können. Die Windungen der Feder sind hierbei so angeordnet und ausgebildet, daß in einer dieser Querverbindungen eine Verwindungskraft erzeugt wird, wenn die andere Querverbindung in der einen RichtunÓ verdreht wird, und daß in der anderen dieser Querverbindungen eine Verwindungskraft erzeugt wird, wenn die ersterwähnte Querverbindung in entgegengesetzter Richtung verdreht wird.
• In bevorzugter Ausführung greifen an jedes Ventil zwei Arme von zwei verschiedenen, etwa gleichgestalteten Dorsionsfedern an gegenüberliegenaen Seiten der Ventilspindeln an, wobei zweckmäßig jede Feder eine teils weiter und eine teils kürzer ausgebogene Querverbindung aufweist, von denen die jeweils kttrzer ausgebogene Querverbindung auf eines von den zwei Ventilen und die jeweils weiter ausgebogene Querverbindung aufweist, von denen die jeweils kürzer ausgebogene Querverbindung auf eines von den zwei Ventilen und die jeweils weiter ausgebogene Querverbindung aufdas andere dieser Ventile einwirkt. Jedes Federglied wirkt dann auf zwei Ventile ein una beide Federglieder zusammen auf jedes der zwei Ventile0 Weitere Einzelheiten der gemäß der Erfindung ausgebildeten Federanordnung ergeben sich aus der ein Ausführungsbeispiel wiedergebenden Zeichnung; in dieser ist Fig. 1 eine Draufsicht auf einen zwei Ventile umfassenden Abschnitt eines Motorzylinderkopfes, Pig. 2 ein Längsscnnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 ein Querschnitt längs der Linie 3- in Fig. 1, Fig. 4 eine schaubildliche Ansicht einer Feder Fig. 5 ein Querschnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 1, Fig. 6 eine Draufsicht auf zwei zusammenwirkende Federn, Fig. 7 eine Stirnansicht auf die nebeneinanderliegenden Windungen ziLie Federn.
• Die Teilausschnitze eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmascnine wiedergehenden Fig. 1, 3, 5 zeigen von den üblicherweise in Mehrzahl vorgesehenen Einlaß- und Auslaßventilen ie ein solches Ventil, ein Einlaßventil 12 und ein Auslaßventil 14, Seren hin- unc ergehende Bewegung durch eine Nockenwelle 19 und durch Federn gesteuert wird. Die Nockenwelle ist in Lagern 18 eines Zylinderkopfdeckels gelagert. Von deii zur Steuerung der verschiedenen Ventile an der Welle 19 vorhandenen Nocken dienen die mit 20 und 22 bezeichneten Nocken, die über Hebel 24 und 26 die Ventile 12 und 14 steuern. Diese werden durch Federn, wie sie mit 28 und 30 bezeichnet sind, in ihrer Schließstellung gehalten.
• Das eine Ende der Steuerhebel 24 und 26 liegt auf Kugelgelenken 72 bzw. 34 auf; ihr entgegengesetztes Ende ist als Gabel 36 bzw0 38 ausgebildet, die auf an den Ventilspindeln 44 bzw. 46 angebrachten Scheiben cder Bunde 40 bzw. 42 aufliegen, um beim Niederdrücken eines Hebelendes den Druck aufzunehmen und auf die Ventilspindel zu übertragen. Wie üblich, sind dicht unterhalb der Scheiben 42 und 40 Tellerscheiben 45 und 47 auf den Ventilspindeln 44 bzw. 46 angebracht, gegen welche die Federn 28 und 90 anliegen, die nachfolgend näher erläutert sind. Die Spindel 44 des Ventils 12 ist im Zylinderkopf in oberen und unteren Führungen 48 und 50 abgestützt, und in entsprechender Weise dienen zur Abstützung der Spindel 46 des Ventile 14-obere und untere Führungen 52 und 54.
• Die zur Verwendung kommenden Federn 28 und 3Ohaben die aus Fig. 6 ersichtliche gleiche Raulaform, sind aber um 1800 verdreht zueinander angeordnet. Folglich bedarf es der Erläuterung nur der einen Feder 28; die zu den entsprechenden Teilen an der Feder 3Q vermerkten Bezugszeichen sind mit dem Zusatz "A" versehen. Diese Federn sind paarweise im Zylinderkopf miteinander verschlungen, und zwar in der Anzahl wie Ventile vorhanden sind. Jede Feder wirkt auf zwei Ventile, und jedes Ventil wird durch Armteile von zwei Federn betätigt.
• Die nachfolgend erläuterte Feder 28 besteht aus einem federnden Draht, der mit drei auf Abstand voneinander angeordneten und im wesentlichen axial ausgerichteten Windungen 56, 58, 60 versehen ist, von denen die Windung 58 mittig gegenüber den beiden Außenwindungen 56, 60 liegt. An die mittlere Windung'58 schließt als Übergang zu den außenliegenden Windungen 56 und 60 je ein in;wesentlichen U-förmig gebogener und sich quer erstreckender Verbindungsteil 62 und 64 an, dessen Querschenkel mit 66 bzw0 68 bezeichnet ist. Die außenliegenden Windungen 56 und 60 des Federdrahtes laufen in freie Enden 70 und 72 aus, über welche die Feder 28 im Zylinderkopf verankert wird. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist das freie Ende 72 der Feder 28 in der Öffnung 74 und das freie Ende 70A der Feder 30 in der Öffnung 76 verankert. Diese Ankerenden wirken als giderlager für sich in den Federn auswirkende VerwindungskräfteO Die Federn sind durch geeignete Anordnung der zur Aufnahme der Ankerenden dienenden Öffnung vorgespannt, um für die Ventile die-erforderliche Hubkraft zu geben. Der Zylinderkopf ist mit einer Mehrzahl solcher Öffnungen 74 und 76 versehen, die zu beiden Seiten der Nockenwelle in Anpassung an die Windungen der Federn angeordnet sind.
• De Querschenkel 66 der Feder 28 und der Querschenkel 68A der Feder90 liegen gegen die Unterseite der Tellerscheibe 47 der Ventilspindel 46 an und drücken das Ventil 14 in die Schließstellung. Der Querschenkel 66A der Feder 30 und der Querschenkel 68 der Feder 28 liegen gegen die Unterseite der Tellerscheibe 45 der Ventilspindel 44 an und drücken,das Ventil 12 in die Schließstellung. Wie sich aus den Figo- 1, 3, 5 und 6 ergibt, liegt der Querschenkel 68 gegen den nach inneqzu gelegenen Teil der Tellerscheibe 45 der Ventilspindel 44 und der Querschenkel 66A gegen die gegenüberliegende nach außenzu gelegene Seite dieser Dellerscheibe an. In entsprechender Weise wirkt der Querschenkel 68A auf den nach innenzu gelegenen Teil der Tellerscheibe 47 der Ventilspindel 46 und der Querschenkel 66 auf den gegenüberliegenden, nach außenzu gelegenen Teil dieser Tellerscheibe. Es wirken also sowohl die Steuerhebel als auch die Arme der Federn auf die Ventilspindeln, und zwar auf den mittleren Teil der Spindel. Hierdurch wird natürlich eine wuchtigere bzw. kräftigere Ventilbetätigung erreiciit und wird die allseitige Große des Motors, insbesondere in der Höhe, verkleinert. Die sonst üblicher--weise auf dem oberen Ende der Ventilspindel angeordneten Druckfedern und ein auf das obere Ende der Ventilspindel wirkender Steuerhebel nehmen einen beträchtlich gröberen Raum ein als die hier bescnriebene Ventilanordnung.
• In Betrieb wird das Ventil 12 durch den vom locken 20 gesteuerten Steuerilebel 24 in die Offensteilung gebracht.
• Der Steuerhebel 24 wälzt sich nierbei auf dem Kugelgelenk 32 ab und driickt auf die an der Spindel 44 angebrachte Scheibe 40. Durch die hierdurch verursachte Spindelverlagerung wird auch der sich auer erstreckende Verbindungsteil 64 der Feder 28 nach unten bewegt, und dadurch entsteht in den Windungen 58 und 60 dieser Feder eine Biegespannung. Da die Richtung der J3raiitwil1dung 58 und des mit dem Ventil 14 in Wirkverbindung stehenden Verbindungsteils 64 eine nach oben gerichtete Hubkraft auf das Ventil 14 ausüben, wird dieses um so kräftiger in eine Schließs-tellung gedrückt. Die bei Bewegung nach unten erfolgende Überführung des Ventils 12 in die Offenstellung bewegt den Verbindungsteil 62A der Feder 30 nach unten und verstärkt dadurch die Biegespannung in den Windungen 56A und 58A, und demzufolge übt der Verbindungsteil 68A über den Verbindungsteil 62 eine zusätzliche Hubkraft auf das Ventil 14 aus.
• Wenn die Nockenwelle umläuft, um das Ventil 14 zu öffnen, tritt im wesentlichen die gleicne Folge der Zustande ein.
• In diesem Fall wird bei der nach unten erfolgenden Öffnungsbewegung für das Ventil 14 eine zusätzliche Biegespannung in den Windungen 58A und õOA der Feder 30 und in den Windungen 56 und 58 der Feder 28 erzeugt Der mit dem Ventil 12 in Wirkverbindung stehende Verbindungsteil 62A drückt dann dieses Ventil kräftig in seine Schließstellung. Der beim Öffnen des Ventils 14 mitgenommene Verbindungsteil 62 der Feder 28 verstärkt die Biegespannung der Windung 58, was zur Folge hat, daß der Verbindungsteil 68 das Ventil 12 mit um so größerer Kraft in die Schließstellung drückt. Bei dieser bescliriebenen Ventilsteuerausführung werden somit paarweise zusammenwirkende Torsionsfedern als Ventilbetätigungsmittel verwendet, die in Bezug auf die Ventile derart raumsparend angeordnet sind, daß die Größe des Motors nach allen Seiten hin verkleinert wird.
• Fig. 7 veranschaulicht schematisch, welche Bewegungen zueinander- die Verbindullgsteile der beiden Federn 28 und 30 während der hin- uiid hergehenden Bewegung der Ventile 12 und 14 ausführen. Wenn sich das Ventil 12 öffent, bew.egt sich der Verbindungsteil 64 der Feder 28 von Al über A2 nach A3 und der Verbindungsteil 62 A der Feder 30 von B1 über B2 nach B3. Wenn sich das Ventil 14 öffnet, bewegt sich der Verbindungsteil 64A der Feder 30 von C1 über C2 nach C3 und der Verbindungsteil 62 der Feder 28 von D1 über D2 nach D3.

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e

   4 .lederanordnung für wenigstens zw?;i voneinander getrennt geordnete Ventile von Brennkraftmaschinen mit Torsionsfedern, dadurch gekennzeichnet, daß eine Torsionsfeder (28) mindestens zwei unter Kraftaufwand gegeneinander bewegbare Arme (62, 64) aufweist, die jeweils an ein anderes Ventil (14 bzw. 12) angreifen.

   2o Federanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (62, 64) aus Querverbindungen zwischen im Abstand nebeneinander angeordneten Windungen (56, 58, 60) der Torsionsfeder (28) gebildet sind.

   3. Federanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querverbindungen (62, 64) zwischen den in axialer Richtung auf Abstand voneinander angeordneten Windungen (56, 58, 60) sich in einer Ebene rechtwinklig zur Windungsachse erstrecken und die Feder derart angeordnet ist, daß, wenn bei Verlagerung eines der Ventile (12, 14) in die Offenstellung eine dieser Querverbindungen einer Verwindung unterliegt, diese auf die andere Querverbindung übertragen und das mit ihr zusammenwirkende Ventil in die Schließstellung gedrückt wird.

   4. Federanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querverbindungen (62, 64) im wesentlichen U-förmig gestaltet sind und sich etwa nach entgegengesetzten Rich- * tungen erstrecken.

   So Federanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventile (12, 14) inbezug auf die Achse einer sie betätigenden Ndckenwelle (19) in Achsrichtung auf Abstand voneinander versetzt .nd beidseitig dieser Nockenwelle angeordnet sind.

   6. Federanordnung nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbiegung der Querverbindungen (62, 64) inbezug auf die Windungsachse der Feder unterschiedlich groß ist und daß die weiter ausgebogene Querverbindung (64) auf die eine Ventilspindel (44) und die kürzer ausgebogene andere Querverbindung -(62) auf die andere Ventilspindel (46) einwirkt (Fig. 6).

   7. Federanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jedes Ventil (14, 12) zwei Arme (66, 68A bzw.

   68, 66A) von zwei verschiedenen etwa gleichgestalteten Torsionsfedern (28, 30) an gegenüberliegenden Seiten der Ventilspindeln (46, 44) angreifen, 80 Federanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Feder (28, 30) eine teils weiter und eine teils kürzer ausgebogene Querverbindung aufweist, von denen die jeweils kitrzer ausgebogene Querverbindung auf eines von den zwei Ventilen und die jeweils weiter ausgebogene Querverbindung auf das andere dieser Ventile einwirkt.

   9. Federanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden etwa gleichgestalteten Federn (28, 30) in solcher Lage nebeneinander angeordnet sind, daß ihre Windungen (56, 58, 60 bzw. 60A, 58A, 56A) entsrechend der axialen Versetzung der Ventile (12, 14) in einer Ebene angenähert rechtwinklig zur Nockenwelle (19) liegen.

   10. Federanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Feder (28, 30) auf zwei Ventile und beide Federn zusammen auf jedes der zwei Ventile einwirken.

   11. Federanordnung nach Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede Feder (28, 30) im Anschluß an die außen liegenden Windungen (56, b0 bzw. 56A, 60A) in Verankerungszapfen (70', 72) ausläuft.

   12. Federanordnung nach Ansprüche 1 - 11, dadurch geeennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise von einer Nockenwelle (19) betätigbare, mit ihrem einen freien Ende auf das 3:re der beiden Ventile zur Verlagerung in die Offenstellung einwirkende Steuerhebel (24, 26) im Zwischenraum zwischen den Windungen der Federn vorgesehen sind.